Arealkonzepte - Sind Netto-Nullkonzepte auch für Areale zu realisieren?
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Inst. für Energietechnik IET und Inst. für Solartechnik SPF Arealkonzepte – Sind Netto-Nullkonzepte auch für Areale zu realisieren? Überblick Prof. Carsten Wemhöner Workshop Netto-Null Arealkonzepte, Swissbau Focus, Basel, 15. Januar 2020
Workshop-Programm
Arealkonzepte – Sind Netto-Nullkonzepte auch für Areale zu realisieren?
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Prof. Carsten Wemhöner, Workshop Swissbau Focus, 15. Januar 2020
HSR Hochschule für Technik Rapperswil Kurzvorstellung Institute IET und SPF HSR Hochschule für Technik Rapperswil Prof. Carsten Wemhöner Workshop Netto-Null Arealkonzepte, Swissbau Focus, Basel, 15. Januar 2020
Vorstellung Institut für Energietechnik IET der HSR
Institut für Energietechnik IET
Kompetenzzentrum Energietechnik seit 15 Jahren
41 Mitarbeiter
Kompetenzen
Thermo- und Fluiddynamik
nZEB & Wärmepumpe
Wärmepumpensysteme, Kühlung, Free-Cooling
Technische Physik
Warmwassersysteme, LED-Beleuchtung
Computational Physics Power-to-Gas Demonstrator
CFD, Windenergie, Virtuelle Produktentwicklung
Hochspannungs-
Gebäudetechnik labor
Netto-Nullenergiegebäude, Gebäude-/Anlagensimulation CFD & Windenergie
Power-to-X Technologien
Speicherung, erneuerbare Mobilität, Syn-Fuels
Elektrische Energietechnik
Hochspannungslabor, Elektromagnetische Simulationen
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Prof. Carsten Wemhöner, Workshop Swissbau Focus, 15. Januar 2020
Vorstellung Institut für Solartechnik SPF der HSR
Institut für Solartechnik SPF
Kompetenzzentrum Solarenergie seit 35 Jahren
42 Mitarbeiter, davon 26 aF&E
Kompetenzen
Solarwärme
Zert. Prüflabor, CH-Kompetenzzentrum
Photovoltaik Indoor
mobiles Messlabor Sonnensimulator
Wärmepumpe & Solarenergie
IEA Subtaskleitung, EU-Projekt MacSheep
Thermische Speicher
Thermische Schichtung, Sorption Optik Messlabor
Systeme und Netze
Anergienetze, Solare Wärmenetze
Industrielle Prozesswärme und -kälte
Energieeffizienz, solare Prozesswärme am SPF
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Prof. Carsten Wemhöner, Workshop Swissbau Focus, 15. Januar 2020
IET Institut für Energietechnik HSR Hochschule für Technik Rapperswil Gebäude- und Arealkonzepte Zwischenergebnisse aus dem IEA HPT Annex 49 Prof. Carsten Wemhöner Workshop Netto-Null Arealkonzepte, Swissbau Focus, Basel 15. Januar 2020
IEA HPT Annex 49 – Integration und Auslegung von Wärmepumpen in nZEB
Stand nZEB
Definition von Netto-Nullenergiegebäuden (nZEB)
Folgerungen für Systemkonfigurationen
Systemintegration
Auswertung von Integrationsoptionen
Quelle: JRC
Integration von nZEB mit Wärmepumpe Quelle: FhG-ISE
für Gebäudegruppen
Prototypentwicklung und Feldtests
Entwicklung integrierter Wärmepumpenprototypen
Feldtests neuer und bestehender nZEB mit Wärmepumpe Quelle: SINTEF
Auslegung und Regelung von Wärmepumpen für nZEB Effizienz
Auslegungskriterien für Effizienz, Kosten und Flexibilität
Regelung für hohen Eigenverbrauch und Netzdienlichkeit
Teilnehmerländer
AT, BE, CH, DE, EE, NO, SE, UK, US Kosten Flexibilität Quelle: Viridén
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFE
Annex 49 – Integration von nZEB Gebäudegruppen
Integration von nZEB Gebäudegruppen – Projekte
Zwei nZEB Mehrfamilien-Passivhäuser mit zweistufiger Wärmepumpe
source: UIBK
und Solarthermie
Komplex von 5 nZE-Bürogebäuden mit Abwasser-Wärmepumpe
Machbarkeitsstudie nZEB Areal mit Büros, Hotel und Labor
source: ULB
8 Reihenhäuser mit zentraler und dezentralen Wärmepumpe
und Speicherintegration
Komplex von 5 Bürogebäuden mit erdgekoppelter Wärmepumpe
source: COWI, NTNU
Campus der Norwegischen Technischen Hochschule NTNU mit
erdgekoppelter Ammoniak-Grosswärmepumpe
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFE
Annex 49 – Integration von nZEB Gebäudegruppen
Integration von nZEB Gebäudegruppe - Projekt HerzoBase
8 Reihenhäuser, die durch ein Netz verbunden sind
Heizwärmebedarf (H): 23.4 kWh/(m2a)
Kühlbedarf (K): 8.6 kWh/(m2a)
Warmwasserbedarf (WW): 18.5 kWh/(m2a)
Zwei modulierende Erdreich-Wärmepumpen (WP) mit Speicher
Verteilnetz auf Mitteltemperaturniveau (Heizbetrieb)
Dezentrale WW-Speicher (200 l) mit "Booster" WP
Grosse PV-Anlage (98 kWp, 66 MWh/a) und
Batterie auf Plusenergiebilanz ausgelegt
Regelungskonzept mit Wärmepumpe und Speicher
zur Erhöhung des Eigenverbrauchs und zur Reduktion
Quelle: TH Nürnberg
der Netzrückwirkung und für netzdienlichen Betrieb
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFE
Annex 49 – Integration von nZEB Gebäudegruppen – Feldtestergebnisse
Feldtestergebnisse des Projekts HerzoBase
Heizwärme: 33.2 kWh/(m2a)
Warmwasser: 21.8 kWh/(m2a)
Kühlen: 7.3 kWh/(m2a)
nZEB Bilanz für die Reihenhäuser
Endenergie: -26.6 kWh/(m2a)
Primärenergie: -47.9 kWh/(m2a)
CO2-Emissionen in kg/(m2a)
Energie in kWh/(m2a)
CO2-Emissionen: -14 kg/(m2a)
Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe
Zentrale erdgekoppelte WP (Grenze COP): 5.4 / 6.0
Zentrale erdgekoppelte WP inkl. Pumpen: 5.6
Warmwasser "Booster"-WP: 4.0 / 4.1
Endenergie Primärenergie CO2-Emissionen
Quelle: TH Nürnberg
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFEAnnex 49 – Integration von nZEB Gebäudegruppen – Feldtestergebnisse
Projekt HerzoBase – Arbeitszahlen und Nutzungsgrade
Quelle: TH Nürnberg
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFEAnnex 49 - Integration of nZEB group of buildings – Energy Flexibility
Auswertung PV Eigenverbrauch und Netzrückwirkung (Simulation)
Quelle: TH Nürnberg
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFEAnnex 49 – Zusammenfassung und Ausblick
Stand nZEB
Einführung in den EU Mitgliedstaaten hat begonnen
Sehr unterschiedliche Umsetzung, die schwer vergleichbar ist
Unterschiedliche Ambition zu sehr energieeffizienten Gebäuden source: BPIE
Hemmnis zur Entwicklung standardisierter Systemlösungen
Zwischenergebnisse Annex 49
Hohe Effizienz der untersuchten Wärmepumpen in Netto-Null-Anwendungen
Integration verschiedener Funktionen erhöht Effizienz und mindert Kosten
source: TH Nürnberg
Hohe Systemeffizienz vermindert Anforderung an erneuerbare Produktion vor Ort
In grösseren Gebäude kann nZEB Bilanz eine Herausforderung darstellen
Integration von nZEB
Thermische und elektrische Speicher erhöhen die Flexibilität
Integration von Gebäudegruppen kann ebenfalls den Lastausgleich vergrössern
Flexibilität weitere Eigenschaft von nZEB als aktive Bestandteil zukünftiger Energienetze
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
Bundesamt für Energie BFEVerdankungen
Der Autor dankt
Dem Bundesamt für Energie BFE für die Projektbegleitung und
finanzielle Unterstützung des IEA HPT Annex 49 und der
Schweizer Beiträge Bundesamt für Energie BFE
Den Teilnehmern des IEA HPT Annex 49
für die Beiträge zum Annex und die gute Zusammenarbeit
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Prof. Carsten Wemhöner, Swissbau Focus 2020, Basel, 15. 1. 2020
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